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相似文献
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1.
本文在经典汽泡动力学理论基础上,提出了描述汽泡生长过程的综合界面模型.本模型的核心在于汽泡内部的热力学过程的详细分析及汽液界面的传热、传质过程的详细描述.并对汽泡生长过程进行了模拟计算,给出了动力学控制阶段的时间范围.本模型对汽泡生长、汽膜发展的理论分析及数值模拟提供了良好的基础.  相似文献   

2.
汽泡脱离是沸腾系统中非常重要的现象,对沸腾流动和传热都有重要的影响。汽泡脱离过程是非常复杂的,受到系统工况参数以及物性参数的综合影响;但汽泡在生长过程中的受力状况是决定汽泡发生脱离的根本因素。对于窄流道内的汽泡,由于受到流道壁面的限制,汽泡与加热壁面间将存在较大的接触面。本文基于汽泡生长过程中的附壁接触直径,详细分析作用在汽泡上的各个受力,并建立各个受力的计算关系式,从而得到汽泡脱离的预测模型。模型采用本研究小组在竖直窄流道内得到的实验数据进行了验证,预测结果与实验研究吻合很好。  相似文献   

3.
浓度边界层中成长汽泡的界面特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
对于双组分池内核态沸腾,热边界层中生成的汽泡,同时也处于浓度边界层中.本文建立了边界展中汽泡表面张力模型,对温度和浓度引起的表面张力变化进行分析.结果表明,表面张力从汽泡顶部到底部是递增的,从而形成液体沿界面自上而下的Marangoni流.通过汽泡底部微层相界面方程的求解,探讨了微层变形特征,由此分析汽泡脱离机理.微层变形与文献[1]中指出的接触线的变化从本质上是一致的.  相似文献   

4.
微尺度加热表面过冷核态沸腾传热实验的可视化观测、局部细节过程的记录是其机理研究的重要方法。本文利用高速摄像仪分别对30μm、50μm和60μm铂丝在过冷下汽泡生长及运动情况进行了系统观测。观测到与以往微尺度和常规尺度下加热丝表面汽泡行为不同的"新"特征:微细加热丝上的过热薄液层现象,汽泡在合适热流下的悬浮运动以及汽泡间出现环绕运动等一些实验现象。  相似文献   

5.
采用数值模拟的方法,研究了沸腾雾化喷射过程中热壁面薄液膜层受到液滴碰撞扰动时液膜层内汽泡运动,相界面变化和由此引起的壁面换热特性.模拟结果显示汽泡生长初期相界面变化与液膜层内二次核化特征与文献结果吻合良好,汽泡生长后期相界面变化存在滞后.讨论了液滴下降速度.液滴直径与初始位置,多液滴碰撞对液膜层内流动与壁面换热的影响.  相似文献   

6.
狭窄表面的沸腾可以减少沸腾汽泡在观测方向上的干扰,有利于更清晰地研究汽泡生长和合并特性。为探究沸腾过程中汽泡的合并,本文基于常规机械加工的狭窄加热表面,通过高速摄像机完整记录了加热表面上汽泡的生长,合并和脱离过程,并分析了汽化核心间距,汽泡脱离直径对汽泡合并的影响。通过对近壁面处沸腾动态图像的观察,观测到了汽泡合并的不同特性。当沸腾过程中热流密度较低时,近壁面处只发生汽泡水平和倾斜合并,并常常同时存在。而竖直方向上的汽泡合并仅发生在热流密度相对较高时,且常伴随着水平和倾斜方向的合并。相邻汽泡间的合并现象常通过汽泡中心距与合并汽泡脱离直径间的关系来衡量。本实验结果表明,相邻汽化核心上的汽泡发生合并时,汽泡中心距与汽泡脱离直径满足S/D1.5。同时,相较于粗糙表面,光滑表面的S/D变化范围较小,且平均值有减小趋势。这一结果有助于进一步研究表面结构对汽泡合并的影响。  相似文献   

7.
用Gong-Cheng格子Boltzmann方法汽液相变模型数值研究了具有单个和多个微孔的粗糙表面上的池沸腾传热,通过数值模拟得到了含有多个微孔的粗糙加热面上从自然对流区直至膜态沸腾区的池沸腾曲线。模拟结果表明亲水微孔和疏水微孔中存在不同的汽泡成核和生长形态。存在一个临界微孔深度,使得汽泡脱离频率在该处跃升,从而提高沸腾传热量。在粗糙表面上,汽-液-固三相接触线处具有最低的局部温度和最高的局部热流密度。  相似文献   

8.
微通道相变冷却技术在高热流密度散热领域具有广泛的应用前景,本文通过FLUENT内的流体体积VOF模型来建立过冷流动沸腾下微通道内单汽泡生长模型,通过用户自定义函数UDF在汽液界面上添加质量源项和能量源项实现相变。研究结果表明,汽泡的上游接触角恒大于下游接触角,汽泡的大小随时间先呈幂函数增长,开始受限后则随时间线性增长。随着入口速度的降低、壁面过热度的提高与入口过冷度的降低,汽泡的生长速度均能加快,受限时间均可提前。  相似文献   

9.
BSO晶体生长固/液边界层结构的实时观测研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
实时测量BSO晶体水平区熔法生长过程中,研究固/液边界层以及边界层两侧的晶体和熔体的显微拉曼光谱,晶体生长固/液边界层以及边界层两侧的熔体和晶体的结构特征,生长基元结构从熔体结构经边界层过渡到晶体结构的变化过程。结果显示,BSO熔体中存在Bi3O4和[SiO4]的键合结构;Bi3O4分子基团在固/液边界层聚合形成[BiO7]八面体单体、多聚体,与[SiO4]结构基团联结,在通过固/液边界层时进入格位。  相似文献   

10.
本文设计搭建了静态闪蒸实验台,对NaCl溶液静态闪蒸过程中的汽泡成长进行了可视化实验研究。实验中,液膜初始浓度为0~0.2,初始温度93~96℃,真空腔初始压力0.01~0.03 MPa。结果表明:真空腔初始压力的降低,对汽泡相对半径的变化率起到促进作用。NaCl溶液中汽泡相对半径的变化较纯水中更加快速,但在不同浓度的溶液中这一变化并不明显。同时建立了物理模型,并对该模型进行了数值计算,得到数值解。所得的计算值基本与实验值相趋势基本一致但还有待改进。  相似文献   

11.
本文采用微加热器对液滴进行局部加热,并对其蒸发沸腾现象进行了可视化研究。液滴局部加热后产生局部沸腾现象,内部生成单气泡,气泡附着在加热基板上,持续生长,当达到某个临界点气泡破裂。在加热初期,气泡生长速度很快,随着加热过程的不断进行,气泡的生长速度逐渐放缓;随着气泡生长顺序的不断推迟,最大直径减小;加热功率的提升会增加气泡的生长速度,缩短气泡的生长时间。通过对气泡破裂过程的研究,气泡破碎过程开始于气泡上方的液膜断裂,形成不稳定的瑞利流和向上喷射的液滴,在表面张力的作用下,恢复初始状态,气泡破裂直径大小会影响液滴的波动幅度与周期。  相似文献   

12.
孙涛  刘志斌  范伟  秦海杰 《计算物理》2019,36(6):659-664
应用格子Boltzmann相变模型,在三维空间研究蒸汽泡在过热液体中生长、上升和变形等动力学行为.为研究传热传质对蒸汽泡运动的影响,对比模拟相同条件下气泡在等温环境中上升的物理过程.结果表明:蒸汽泡在过热液体中上升发生的变形程度较小,意味着相变对蒸汽泡的影响和表面张力一样使汽泡保持初始的形状.蒸汽泡在过热液体中的上升速度较小,说明随着汽泡生长拖拽力的影响比浮力大.蒸汽泡生长率在初始阶段达到最大值,随后会趋于一个恒定的值.随着汽泡体积增大和上升速度的增加,其对流场的扰动也越来越剧烈.蒸汽泡生长和上升引起的对流运动对温度场的演化造成很大的影响.  相似文献   

13.
 分析了高应变率加载下纯铝中氦泡长大的动力学过程,给出了含内压氦泡长大的动力学方程,并且分别研究了氦泡内压、基体材料惯性、粘性、表面张力以及基体环境温度对初始半径为1 nm氦泡长大的影响。研究结果表明:(1)初始内压可以促使氦泡快速长大,当氦泡直径超过1 μm时,内压对氦泡长大的影响可以忽略不计。(2)表面张力在氦泡整个长大过程中的影响都很小。(3)材料惯性对氦泡长大起抑制作用,并且随着氦泡半径的增长,抑制效应越来越明显。(4)在所有因素中,温度对氦泡长大的影响最为明显,温度升高,材料的粘性降低,氦泡的内压增加,促使氦泡加速长大。  相似文献   

14.
According to classical nucleation theory, a gas nucleus can grow into a cavitation bubble when the ambient pressure is negative. Here, the growth process of a gas nucleus in a micro-cavity was simplified to two “events”, and the full confinement effect of the surrounding medium of the cavity was considered by including the bulk modulus in the equation of state. The Rayleigh–Plesset-like equation of the cavitation bubble in the cavity was derived to model the radial oscillation and translational motion of the cavitation bubble in the local acoustic field. The numerical results show that the nucleation time of the cavitation bubble is sensitive to the initial position of the gas nucleus. The cavity size affects the duration of the radial oscillation of the cavitation bubble, where the duration is shorter for smaller cavities. The equilibrium radius of a cavitation bubble grown from a gas nucleus increases with increasing size of the cavity. There are two possible types of translational motion: reciprocal motion around the center of the cavity and motion toward the cavity wall. The growth process of gas nuclei into cavitation bubbles is also dependent on the compressibility of the surrounding medium and the magnitude of the negative pressure. Therefore, gas nuclei in a liquid cavity can be excited by acoustic waves to form cavitation bubbles, and the translational motion of the cavitation bubbles can be easily observed owing to the confining influence of the medium outside the cavity.  相似文献   

15.
X. Shi  J. L. Xu 《实验传热》2013,26(4):201-222

We provide the high speed flow visualization and dynamic measurement results for the U-shaped and the inverted U-shaped heat driven pumps. The U-shaped heat driven pumps at the high heating powers consist of a succession of tiny bubble nucleation, growth and coalescence process. Once the “larger” spherical bubble or the bubble slug forms, it expands quickly in both upstream and downstream directions. The increased pressure leads to the liquid discharge through the outlet check valve. When the advancing vapor/liquid interface reaches a higher position in the vertical discharge branch, the condensation heat transfer in the discharge branch shrinks the bubble slug, leading to the decreased pressure and initiating the open of the inlet check valve. Thus the fresh liquid can be sucked into the system. Heat driven pumps operating at the low heating powers display the similar process. However, two major differences are identified: (1) A full cycle includes a set of positive pressure pulses corresponding to a set of tiny bubble nucleation, growth and coalescence process in each substage. Only at the end of the cycle, an apparent negative pressure pulse is created. (2) For each substage in each cycle, when the newly formed bubble slug is chasing the ahead “old” bubble slug, the deformed liquid bridge is formed due to the gravity force effect. When the two bubble slugs are merging together, a wave vapor/liquid interface occurs along the bottom of the capillary tube. For the inverted U-shaped heat driven pumps, there are fewer positive pressure pulses included, corresponding to lesser number of new bubble nucleation, growth, and coalescence process. The bubble slug in the capillary tube is very standard with the smooth vapor/liquid interface. The cycle periods and the pumping flow rates are given versus the heating powers.  相似文献   

16.
Modeling droplet breakup processes under micro-explosion conditions   总被引:1,自引:0,他引:1  
This paper presents a numerical model of micro-explosion for multicomponent droplets. The first part of the model addresses the mass and temperature distribution inside the droplet and the bubble growth within the droplet. The bubble generation is described by a homogeneous nucleation theory, and the subsequent bubble growth leads to the final explosion (i.e., breakup). The second part of the model determines when and how the breakup process proceeds. Unlike ad hoc/empirical approaches reported in the literature, the size and velocity of sibling droplets were determined by a linear instability analysis. After validated against available experimental data for bubble growth and homogeneous nucleation, the developed model was first used to study the effects of various parameters on the onset of micro-explosion. It was found that, optimum composition and high ambient pressure favor micro-explosion; however, extremely high pressures suppress micro-explosion because the volatility differential decreases. The vaporization behavior of an oxygenate diesel blend was analyzed at the end. It was found that micro-explosion is possible under typical diesel engine environments for this type of fuel. Occurrence of micro-explosion shortens the droplet lifetime, and this effect is stronger for droplets with larger sizes or a near 50/50 composition.  相似文献   

17.
小尺寸矩形槽道内气泡生长及运动特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
通过实验研究了液体流动条件下小尺寸矩形槽道底部由微孔注入的气泡生长及运动特性。结合RCD算法与形心提取算法,有效地跟踪了气泡生长及运动轨迹。实验结果表明:气泡的形成过程可分为生长和涌入两个阶段;随着气体流量的增大,后续小气泡的涌入加强,涌入持续时间更长,气泡形成时间增加,等待时间缩短;槽道中小气泡的堆积现象随气体流量的增大而愈加明显。  相似文献   

18.
本文对烧结有厚度为30 mm的高孔隙率通孔铜泡沫的水平表面的池沸腾进行实验研究.并采用高速摄像仪对泡沫表面的汽泡生长形貌进行了可视化研究,研究了壁面过热度对热流密度、汽泡脱离直径、汽泡生长周期的影响关系.结果表明由于本文所研究的通孔泡沫厚度较大,限制了汽泡的脱离,使传热性能低于光表面,但是使沸腾起始点降低至3℃.  相似文献   

19.
为探究闪蒸喷雾冷却的微观机理, 设计并搭建了液滴悬挂式真空闪蒸实验装置, 利用可视化窗口探究Tween20 液滴闪蒸过程中的闪蒸特性及气泡生长机理. 液滴在快速降压过程中形态会经历气泡成核、气泡生长、伴随气泡生长、爆裂这四个阶段的变化, 并反复循环这一过程直至液滴稳定蒸发. 对于液滴温度的变化, 闪蒸室的终态压力起到了决定性的作用, 并且其终态温度随压力的升高明显上升. 同时通过液滴闪蒸过程形态图分析发现, 液滴在剧烈爆炸阶段其温度也发生明显下降; 在稳定蒸发阶段, 其温度也将开始稳定不变. 因此可知液滴的剧烈爆炸会带走其自身的大量热量. 而 Tween20 浓度对液滴温度的影响微乎其微, 但其会使液滴内气泡的初始成核时间发生明显滞后, 并抑制液滴内的气泡发生破裂.  相似文献   

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